LAS陰離子表面活性劑及其處理工藝

1、陰離子表面活性劑處理目前我國(guó)生產(chǎn)的表面活T生劑多屬于陰離子表面活性劑，以直鏈烷基苯磺酸 鈉(LAS為主。表面活性劑廢水的來(lái)源很多，LAS除用于洗滌用品外，也廣泛用于制 革、紡織等工業(yè)的洗滌和脫脂。因此，家庭廚房廢水、酒店賓館廢水、洗衣 房廢水中均含有LAS洗滌、化工、紡織等行業(yè)也產(chǎn)生大量含LAS的廢水；LAS生產(chǎn) 廠也排放大量表面活性劑廢水。1表面活性劑廢水的特點(diǎn)(1)表面活性劑廢水成分復(fù)雜,廢水中除了含有表面活性劑和其乳化攜帶的膠體污 染物外，還含有助劑、漂白劑和油類物質(zhì)等；廢水中的LAS以分散和膠粒表面吸附兩種形式存在。2)表面活性劑廢水一般呈弱堿性，pH約8-11 ;但是部分LAS生產(chǎn)廢

2、水的PH為 4-6,呈酸性；餐飲廢水、洗浴廢水和洗衣廢水的LAS質(zhì)量濃度一般為1-10mgL,而LAS生產(chǎn)廢水的質(zhì)量濃度一般為200mgL左右；CODCr差異也很大， 從100-1 OOOOmg/L甚至達(dá)10的5次方mg/L。(3)廢水中的表面活性劑會(huì)造成水體起泡、產(chǎn)生毒性，且表面活性劑在水中起泡 會(huì)降低水中的復(fù)氧速率和充氧程度，使水質(zhì)變壞，影響水生生物的生存，使水體自凈 受阻。此外它還能乳化水體中其他的污染物質(zhì)，增大污染物質(zhì)的濃度，造成間接污 染。2表面活性劑廢水對(duì)環(huán)境的危害LAS屬于生物難降解物質(zhì)，它的廣泛使用，不可避免地對(duì)水環(huán)境造成了污染,在 我國(guó)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中把它列為第二類污染物質(zhì)。表面活

3、性劑被使用后最終大部分形成乳化 膠體狀物質(zhì)隨著廢水排入自然界，其首要污染物L(fēng)AS進(jìn)入水體后,與其他污染物結(jié)合在一起形成具有一定分散性的膠體顆粒,對(duì)工業(yè)廢水和 生活污水 的物化、生化特性都有很大影響。陰離子表面活性劑具有抑制和殺死微生物的作用， 而且還抑制其他有毒物質(zhì)的降解侗時(shí)表面活性齊恠水中起泡而降低水中復(fù)氧速率和 充氧程度,使水質(zhì)變壞,若不經(jīng)處理直接排入水體,將造成湖泊、河流等水體的富營(yíng)養(yǎng) 化問題；LAS還能乳化水體中其他的污染物質(zhì)，增大污染物質(zhì)的濃度，提高其他污染 物質(zhì)的毒性，而造成間接污染。此外，相當(dāng)一部分表面活性劑使用后直接被遺棄到水 環(huán)境系統(tǒng)中，嚴(yán)重影響了周圍生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展；由此

4、，表面活性劑生產(chǎn)廢水及廚 房廢水、洗浴廢水、洗衣廢水等含LAS的廢水，對(duì)動(dòng)植物和人體慢性毒害作用較 大。表面活性劑廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的相尖研究已經(jīng)有很多。如陳欽耀等采用 多刺 裸腹蚤對(duì)LAS和5種洗衣粉的毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，LAS和5種洗衣 粉能夠 抑制多刺裸腹蚤的運(yùn)動(dòng)，并且造成蚤類的大量死亡。馬德濱在表面活性劑對(duì)輪蟲及人 皮膚的毒性研究中得出結(jié)論：廢水中表面活性劑質(zhì)量濃度28.0mgL時(shí)，對(duì)輪蟲的生 存有很大1的影響，廢水中的LAS成分對(duì)人手的皮膚傷害較嚴(yán)重，會(huì)造成多種皮膚疾病。 來(lái)自日本報(bào)道的皮膚損傷180例報(bào)告中，洗滌劑占27.8%，其比率7年來(lái)持續(xù)增 加。李潼等在表面活性劑對(duì)小麥

5、吸收多環(huán)芳怪(PAHS的影響研究中發(fā)現(xiàn)，在一定條件下吸收PAHS的量受表面活性劑濃度影響顯著。潘根興在表面活性劑對(duì)土壤 環(huán)境理化性狀和生物活性影響的研究中，發(fā)現(xiàn)表面活性劑顯著地影響土壤溶液的性 質(zhì)，能降低土壤環(huán)境對(duì)苯酚的吸附量，但對(duì)重金屬離子的吸附無(wú)明顯效應(yīng)。3表面活T生劑廢水處理技術(shù) 3.1物理法物理法主要有沉淀、過(guò)濾、泡沫分離等方法。沉淀、過(guò)濾主要用于水的預(yù)處理 或在混凝分離等處理后使用，大部分表面活性劑廢水的處理都采用了沉淀、過(guò)濾法。泡沫分離法是在含有表面活性劑的廢水中通入空氣而產(chǎn)生大量氣泡，使廢水中 的污染物吸附于氣泡表面而形成泡沫，浮上后對(duì)泡沫進(jìn)行分離的方法，此法廣泛用于 對(duì)合成洗滌

6、劑成分的去除。此法對(duì)LAS的去除率取決于物理因素、化學(xué)因素、分離 速度、濃縮率等。傅斯賢等采用泡沫分離法處理表面活性劑廢水，采用微孔管布?xì)猓?氣水比在6:1到9:1時(shí)，LAS平均去除率達(dá)到90%左右。泡沫分離法具有操作簡(jiǎn) 單、耗能低，尤其是適用于較低濃度情況下的分離等優(yōu)點(diǎn)，但泡沫分離法對(duì)表面活性劑廢水的CODCr的去除率不高，尤其是對(duì)于高濃度廢 水處理效果更低，因此需要與其他方法聯(lián)合使用，如泡沫分離-混凝法、泡沫分離生物接觸氧化法等。3.2化學(xué)法3.2.1混凝處理法常用于表面活性劑廢水處理的混凝劑有鐵鹽鋁鹽及有機(jī)聚合物類。混凝反應(yīng) 不僅能去除廢水中膠體顆粒和吸附在膠體表面上的LAS,還可與溶解

7、在水相中的LAS形成難溶性的沉淀。祁夢(mèng)蘭提出用聚合硫酸鐵作混凝劑，處理 CODCrVlOOOmg/L的低濃度表面活性劑廢水，處理后的出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；對(duì) CODCr>1000mgL的高濃度表面活性齊!廢水，用聚合硫酸鐵混凝處理后，再經(jīng)中和 和泡沫分離處理,處理后出水可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。陳潔等對(duì)撫順醇醛化 學(xué)廠的陰離 子表面活性劑廢水用混凝法進(jìn)行處理，使得LAS去除率大大地提高,保證了原系統(tǒng)的正常運(yùn)行。揚(yáng)維等采用微電解-混凝沉淀法處理合成洗滌劑廢水，得出鐵炭量比為1 ：1 PH為4,接觸時(shí)間為30-4Omin及混凝沉淀1 h時(shí)處理 效果 較好，處理后水中的LAS CODCr和PH指標(biāo)達(dá)

8、到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。梁延周等對(duì)洗滌劑 廢水中的陰離子表面活性劑LAS采用混凝沉淀水解酸化接觸氧化工藝，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表 明LAS去除率>50%，此法可有效地去除廢水中的LAS出水穩(wěn) 定并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 綜上所述混凝處理法處理合成洗滌劑廢水效果理想、成本低、易操作，但并沒有徹底 地使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，產(chǎn)生大量廢渣與污 泥，造成二次污染。3.2.2吸附法常用的吸附劑主要包括活性炭、吸附樹脂、硅藻土高嶺土等。常溫下對(duì)表面 活性劑廢水用活性炭法處理效果較好，活性炭對(duì)LAS的吸附容量可達(dá)到 55.8mgg，活性炭吸附符合FreUndIiCh公式。但活性炭再生能耗大，且再生后吸附 能力亦有不同程度的降低

9、，因而限制了其應(yīng)用。天然的粘土礦物類吸附劑貨源充足、 價(jià)廉，應(yīng)用較多。為了提高吸附容量和吸附速率，對(duì)這類吸附劑研究 的重點(diǎn)在于吸附性能、加工條件的改善和表面改性等方面。另有報(bào)道用硼砂生產(chǎn)過(guò)程 中排放的硼砂廢渣（俗稱硼泥）來(lái)處理表面活性劑廢水；也有用吸附樹脂處 理表面 活性劑廢水，其優(yōu)點(diǎn)是吸附速度快、穩(wěn)定性好、再生容易，主要缺點(diǎn)是 預(yù)處理較繁 瑣,一次性投資大。3.2.3催化氧化法催化氧化法是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)氧化法的改進(jìn)與強(qiáng)化。常用的Fen ton處理法就是催化氧化法的一種，屬均相氧化法。王效承等用多相催化氧化法處理CODCr為840mgL, LAS為360mgL的廢水，反應(yīng)器為流化床，內(nèi)裝粒狀活性炭

10、載體，以 NaCIO為氧化劑，不加催化劑時(shí)，NaCIO對(duì)LAS幾乎沒有去除效果；加入Ni2O3等 催化劑后，載體表面吸附了水中LAS催化劑和氧化劑，反應(yīng)加快。反應(yīng)后CODCr去 除率為84.8%, LAS去除率為88.3%;去除率隨反應(yīng)溫度升高而降低，而PH的變化 對(duì)去除率基本沒有影響。MantZaVinOS以表面活性劑質(zhì)量濃度為IOOOmg/L左右的 廢水為對(duì)象,研究了濕式催化氧化對(duì)有氧生物降解性的影響，實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)溫度為 473K,氧化分壓為1.3MPa,且停留時(shí)間在40- 39Omin,持續(xù)的氧化反應(yīng)時(shí)間12Omin 時(shí)，表面活性劑比較容易分解成相對(duì)短鏈的分子,從而使表面活性劑的活性

11、降低子。 其研究結(jié)果還顯示濕式氧化法與生物法聯(lián)合使用比單獨(dú)使用化學(xué)氧化法或生物法效率 低。光催化氧化是在光與催化劑的作用下，利用反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的HO 等自由基離子來(lái)氧化分解LAS的?？刹捎酶邏汗療魹楣庠?，銳鈦型TiO2為催化劑，懸浮在 廢水中，反應(yīng)50min，LAS的去除率90%,分解速度隨溶液中PH的上升而增 大。 TiO2催化劑價(jià)格較高，如對(duì)TiO2催化劑進(jìn)行摻雜以減少其能帶寬度或研究使用帶隙 能較小的半導(dǎo)體催化劑,則可大大降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本。多相催化氧化法和光催化氧化法都可以徹底地將 LAS分解為CO2和H2O, 消除了二次污染。劉怡等以十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基磺酸鈉為研究對(duì)象，利

12、用紫 外光譜、紅外光譜和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用等儀器分析和化學(xué)分析的方法進(jìn)行研究，結(jié)果 表明，在羥基自由基（HO）的氧化分解作用下，最終均轉(zhuǎn)化為CO2 H2O和（SO4） 2胡將軍等對(duì)光催化氧化法處理有機(jī)廢水的可行性進(jìn)行了試 驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表 明,光催化氧化可降解表面活1生劑類難降解的有機(jī)物,反應(yīng)120min, CODCr去除率 50%朱靜平等研究3了三聚磷酸鈉（STPP濃度變化和溫度變化條件下，對(duì)水中LAS光催化氧化降 解的影響'并根據(jù)動(dòng)力學(xué)研究的結(jié)果'充分說(shuō)明了 STPP濃度和溫度影響LAS光 催化氧化降解過(guò)程的原因。岳林海等研究了用半導(dǎo)體負(fù)荷體系對(duì)表面活性劑廢 水進(jìn)行 降解，脫色

13、率達(dá)到100%, CODCr去除率80%。Arana等利用TiO2和活性炭的混 合物（AC-Ti02作為催化劑處理含表面活性劑廢水，LAS的去除率80%, CODCr去 除率85%,但是由于活性炭?jī)r(jià)格昂貴，因此該法不適于大量推廣應(yīng)用。3.3生物法表面活性劑廢水利用生物法處理,效果比較理想。例如用生物接觸氧化法處理合 成洗滌劑廢水，經(jīng)掛膜馴化培養(yǎng)后，對(duì)LAS的去除率可保持93%,最高為98.7%, CODCr平均去除率為82%。LAS在曝氣處理時(shí)易產(chǎn)生大量的泡沫，影 響 氧傳遞效率,因此在好氧處理前,需運(yùn)用其他方法進(jìn)行預(yù)處理。有用厭氧反 應(yīng)進(jìn)行預(yù)處 理,此時(shí)厭氧反應(yīng)停留在第1階段,即水解反應(yīng)階段

14、,然后再進(jìn)行 好氧處理。厭氧階段 CODC，LAS去除率分別可達(dá)到36%和55%,好氧階段CODCr去除率可達(dá)86%,出水 CODCr11 Omg/L LAS10mgL謝雄飛等介紹了混 凝水解酸化生物接觸氧化工藝在 處理表面活性劑廢水中的應(yīng)用，在進(jìn)水平均CODCr為1056mgL, LAS為56.6mgL 時(shí)，出水CODc, LAS的平均值分別為95.4mgL和3.74mgL,;平均去除率分別為 91.0%和 93.4%。MOrenO采用氧化塘處理法對(duì)表面活性劑廢水進(jìn)行處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BOD5去 除率接近90%, LAS去除率97%,其中氧化塘處理效率最大，占總處理率的83%以 上?；钚晕?/p>

15、泥法處理表面活性劑廢水具有效率高的特點(diǎn),使用廣泛,尤其是在大型城 市污水處理系統(tǒng)中使用較多。Beltran等利用活性污泥法對(duì)表面活性劑廢 水進(jìn)行了處 理，得出表面活性劑和生活廢水中LAS的降解反應(yīng)是一級(jí)，且其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)分別是1.28-1和1.15h-1 O Verge研究了用活性污泥法處理表面活性劑廢水，探討了廢 水中LAS AS） AES等的毒性對(duì)廢水處理的影響，得出LAS比AS和AES有更大的 負(fù)面影響。因此必須在生物處理前對(duì)該廢水進(jìn)行處理。鄭建軍等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了間歇 式活性污泥法處理表面活性劑廢水是可行的,有吸附和生化降解兩個(gè)階段。吸附階段在5h以內(nèi)就可以完成，而污染物的生化降解階段

16、則耗時(shí)很長(zhǎng)， 需20h才能使LAS從190-440mgL,降低到v5.0mgL ° CaVaIli等利用高性能 液體色譜技術(shù)，對(duì)以活性污泥法為主要方法的廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，得出在系統(tǒng)達(dá)到 了穩(wěn)定的物質(zhì)平衡時(shí)，表面活性劑的降解率接近85% O GarCia MT研究了污水處理廠的活性污泥對(duì)表面活性劑的吸附作用，研究發(fā)現(xiàn)活性污泥對(duì)表面活性 劑吸附作用隨著LAS中烷基鏈長(zhǎng)度的增加而加強(qiáng)；還得出水的硬度明顯增強(qiáng)了污泥 中LAS的吸附作用，而且可以促進(jìn)在高表4面活14劑濃度和鈣濃度的條件下的協(xié)同吸附作用的結(jié)論。 P rats研究了在活 性污泥法廢水處理廠中LAS和非離子表面活性劑的處理。實(shí)

17、驗(yàn)得出，穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài) 下LAS的去除率> 90%。用厭氧法對(duì)表面活性劑廢水進(jìn)行處理也是一種有效方法，呂錫武等對(duì)厭氧附著 膜膨脹床處理表面活性劑廢水的研究結(jié)果表明；對(duì)CODCr為700mgL左右的模擬廢水，采用中溫條件(35C)下的厭氧附著膜膨脹床處理，當(dāng)HRT>32h容積負(fù) 荷CODCr為0523kg(m3.d)時(shí)，廢水CODCr去除率80%。張建民等針對(duì)高乳化的表面活 性 劑廢水的特點(diǎn)，進(jìn)行了用厭氧-好氧法處理廢水的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明在常溫常壓 下'當(dāng)進(jìn)水CODCr為500-1000ngL, HRT為48h時(shí)，厭氧段CODCr去除率 達(dá) 50%左右，而系統(tǒng)CODCr總?cè)コ?/p>

18、率可達(dá)80%-90%出水CODCK 120mgL達(dá) 到國(guó)家 二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。生物法可直接處理偏堿性的表面活14劑廢水，設(shè)備簡(jiǎn)單，處理能力大，出水的 PH符合排放要求，因而在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般需要輔助 以其他處 理技術(shù)以得到更好的處理效果。如陳衛(wèi)國(guó)等在表面活性劑廢水絮凝床預(yù)處理技術(shù) (CFB的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上；配以簡(jiǎn)單的SBR生化法處理，為表面活性劑廢水治理開 辟了一條新的途徑。3.4其他處理法除了上述方法外，在處理該類廢水中使用較多的是微電解法。楊維等采用微電 解-混凝沉淀法處理表面活性劑廢水，考察了鐵炭比、PH、接觸時(shí)間及混凝沉淀對(duì)處理效果的影響，處理后水中的LAS CODCr和PH三項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家7/7排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法具有處理效果好、流程短、投資少、處理成本低等特點(diǎn)，具 有廣闊的應(yīng)用前景。劉振宇等利用微電解反應(yīng)器對(duì) LAS溶液、洗浴廢水和采油 廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，表明AS廢水的最佳處理電壓V20V,停留時(shí)間60-9Omin, CODC，LAS的去除率65%處理電耗受原水電導(dǎo)率影響很大。微電解法適用于 難降 解的工業(yè)廢水的預(yù)處理,但是此法電耗大,且水解加劇時(shí)導(dǎo)致大量氣泡的 生成,影響電 解去除率。4表面活性劑廢水處理技術(shù)的討論與